非晶合金具有組織均一、高強度、高硬度、耐磨蝕、熱膨脹系數小、納米級表面(miàn)結構複寫等特性，在其過(guò)冷液相區可快速實現從宏觀至微米、納米的多尺度一體化熱塑成(chéng)型，是制備高精密模具的理想材料。然而，傳統非晶合金的玻璃轉變溫度低，高溫強度及熱穩定性差，使役溫度難以超過(guò)600K，不能(néng)滿足目前光學(xué)玻璃模壓成(chéng)型溫度的要求。研發(fā)高溫高強高穩定性塊體非晶合金（簡稱“高溫非晶合金”）有望將(jiāng)光學(xué)玻璃模壓模具的磨削加工轉變爲熱塑加工，突破磨削加工無法制備微納米表面(miàn)結構的先天限制，孕育變革性的光學(xué)玻璃元件“微納模壓成(chéng)型”技術。
基于此，在國(guó)家重點研發(fā)計劃變革性技術關鍵科學(xué)問題專項的支持下，中國(guó)科學(xué)院甯波材料技術與工程研究所和中國(guó)科學(xué)院物理研究所、燕山大學(xué)、深圳大學(xué)、北京航空航天大學(xué)聯合開(kāi)展了“高溫高強高熱穩定性塊體非晶合金新材料與應用基礎”（項目編号：2018YFA0703600）的研究工作。其中，中科院甯波材料所非晶合金磁電功能(néng)特性團隊主要負責課題“高溫非晶合金的氧化與腐蝕機理研究”。近期，在王軍強研究員和霍軍濤研究員的指導下，該組課題生楊曉東等人圍繞前期項目組開(kāi)發(fā)的Ir-Ni-Ta-（B）高溫非晶合金[Nature 569 （2019） 99–103]的腐蝕行爲開(kāi)展了深入系統的研究。研究發(fā)現在酸性溶液中Ir-Ni-Ta-（B）高溫非晶合金相比于其它合金體系擁有更好(hǎo)的耐蝕性，歸因于其可以形成(chéng)由金屬Ir以及Ni和Ta的氧化物組合而成(chéng)的相對(duì)穩定的鈍化膜。這(zhè)種(zhǒng)鈍化膜具有較好(hǎo)的保護性，從而表現出很強的耐點蝕能(néng)力，因而腐蝕多發(fā)生于缺陷處。另外，研究發(fā)現微量添加類金屬B元素可以顯著提高Ir-Ni-Ta非晶合金的耐蝕性，Ir-Ni-Ta-B樣(yàng)品鈍化電流要比Ir-Ni-Ta樣(yàng)品降低了一個數量級。在Ir-Ni-Ta和Ir-Ni-Ta-B非晶合金表面(miàn)形成(chéng)的鈍化膜具有幾乎相同的成(chéng)分，但具有不同的厚度和孔密度。這(zhè)些差異是由添加B引起(qǐ)的，B促進(jìn)鈍化膜的快速形成(chéng)，同時抑制活性金屬的溶解。金屬Ir的表面(miàn)富集和[BO3]3-的吸附進(jìn)一步提高了Ir-Ni-Ta-B非晶合金的耐蝕性。相關結果表明，可以通過(guò)電化學(xué)鈍化處理優先生成(chéng)具有保護性的鈍化膜以增加Ir基非晶合金作爲模具材料的耐蝕性能(néng)，爲增強高溫高強高穩定性塊體非晶合金在嚴苛服役環境中的使用壽命提供了重要實驗基礎和理論支撐。相關結果發(fā)表在Corrosion Science 200 （2022） 110227（https://doi.org/10.1016/j.corsci.2022.110227）。
以上工作成(chéng)果得到國(guó)家重點研發(fā)計劃（2018YFA0703604、2018YFA0703602），國(guó)家自然科學(xué)基金（52001319、52071327、51922102、52171148），中科院青促會 （2019296）, 浙江省自然科學(xué)基金 （LR22E010004、LR18E010002）, 甯波市2025科技創新項目（2019B10051）和甯波市自然科學(xué)基金（202003N4354）等項目的資助。
圖1 左圖爲Ir-Ni-Ta-（B）非晶态合金與其他合金體系的晶化活化能(néng)對(duì)比圖；右圖爲不同材料在硫酸溶液中的點蝕電位和鈍化電流對(duì)比圖
圖2 各種(zhǒng)離子和電子在硫酸溶液中的傳輸和鈍化膜形成(chéng)示意圖
（中科院磁性材料與器件重點實驗室 楊曉東）
